(57)【要約】【課題】  半導体光増幅器を備える半導体デバイスにおいて、低コスト化を図りつつ、パワー損失が生じないようにしながら、フォトディテクタを集積化できるようにする。【解決手段】  半導体基板１０と、少なくとも一部が半導体光増幅器として機能し、信号光を導波しうる半導体光導波路１と、半導体光導波路が設けられている領域以外の領域に設けられるフォトディテクタ２，３とを備えるものとし、半導体光導波路１及びフォトディテクタ２，３を同一半導体基板１０上に集積する。【選択図】        図１
2006286810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
少なくとも一部が半導体光増幅器として機能し、信号光を導波しうる半導体光導波路と、
前記半導体光導波路が設けられている領域以外の領域に設けられるフォトディテクタとを備え、
前記半導体光導波路及び前記フォトディテクタが、前記半導体基板上に集積されていることを特徴とする、半導体デバイス。
【請求項２】
前記フォトディテクタとして、出力側で反射した光を検出しうる位置に設けられる出力フォトディテクタを備えることを特徴とする、請求項１記載の半導体デバイス。
【請求項３】
出力側で反射した光を前記出力フォトディテクタへ導くための出力光検出用光導波路を備えることを特徴とする、請求項２記載の半導体デバイス。
【請求項４】
前記フォトディテクタとして、入力側で前記半導体光導波路に結合しないで前記半導体光導波路の壁面から放出された光を検出しうる位置に設けられる入力フォトディテクタを備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体デバイス。
【請求項５】
入力側で前記半導体光導波路の壁面から放出された非導波放出光を前記入力フォトディテクタへ導くための入力光検出用光導波路を備えることを特徴とする、請求項４記載の半導体デバイス。
【請求項６】
前記フォトディテクタとして、前記半導体光導波路を導波せずに前記半導体光導波路の壁面から放出された非導波放出光を検出しうるように、前記半導体光導波路の入力側部分に沿って設けられる入力フォトディテクタを備えることを特徴とする、請求項１記載の半導体デバイス。
【請求項７】
前記フォトディテクタとして、前記半導体光導波路を導波せずに前記半導体光導波路の壁面から放出された非導波放出光を検出しうるように、前記半導体光導波路の出力側部分に沿って設けられる出力フォトディテクタを備えることを特徴とする、請求項１記載の半導体デバイス。
【請求項８】
前記半導体光導波路を導波せずに前記半導体光導波路の壁面から放出された非導波放出光を吸収しうる光吸収領域を備えることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体デバイス。
【請求項９】
前記フォトディテクタへ導かれる光を増幅する増幅領域を備えることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体デバイス。
【請求項１０】
前記半導体光導波路が、前記デバイスの端面に対して斜めに形成されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば光通信システムにおいて用いられる半導体光増幅器に用いて好適の半導体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の通信需要の飛躍的な増大に伴い、波長の異なる複数の信号光を多重化することによって、一本の光ファイバで大容量伝送を可能とする波長分割多重通信システム（ＷＤＭ通信システム）の開発が進められている。
このような光通信システムにおいて用いられる光増幅器としては、広い波長帯域を有し、小型で低消費電力動作が可能である半導体光増幅器(ＳＯＡ:Semiconductor Optical Amplifier)が有望視されている。
【０００３】
一方、近年、大容量で高速なフォトニックネットワークの適用範囲は加入者に身近なメトロ・アクセス系へも広がっている。メトロ・アクセス系に適用されるフォトニックネットワークは、光アドドロップマルチプレクサ(ＯＡＤＭ：Optical Add Drop Multiplexer)等を用いた柔軟なネットワーク構成となっている。
このようなネットワークにおいて用いられる光増幅装置では、多重される波長の数の変動や入力される光の強度の変動に対して、自動利得制御（ＡＧＣ；Automatic Gain Control）や自動パワー制御（ＡＰＣ；Automatic Power Control）を行なえるようにすることが求められる。
【０００４】
このような自動利得制御や自動パワー制御を実現するには、入出力パワーをモニタしながら、所望の利得又は所望の出力パワーになるように増幅器の利得制御を行なう必要がある。この場合、入出力パワーをモニタするためのパワーモニタ（フォトディテクタ，パワーメータ）が必要になる。
しかしながら、パワーモニタを個別部品として用意し、光ファイバにより接続することとすると、コストが高くなる。
【０００５】
そこで、低コスト化を図るべく、半導体光増幅器にフォトディテクタを集積化することが提案されている（例えば非特許文献１参照）。
【非特許文献１】R. G. Broeke et al. "ALL-OPTICAL WAVELENGTH CONVERTER WITH A MONOLITHICALLY INTEGRATED DIGITALLY TUNABLE LASER" European Conference on Optical Communication (ECOC) 2002
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、半導体光増幅器にフォトディテクタを集積化する場合、例えば図１２に示すように、半導体光増幅器１００の入力側及び出力側にフォトダイオード１０１，１０２を設けることが考えられる。つまり、半導体光増幅器１００として機能しうる光導波路の入力側及び出力側の領域において逆バイアス電圧を印加するようにして、半導体光増幅器１００の入力側及び出力側の領域をフォトディテクタ１０１，１０２として機能させるようにすることが考えられる。
【０００７】
しかしながら、この構成では、低コスト化を図ることができるものの、フォトディテクタへの挿入損失によって入力光及び出力光にパワー損失が生じてしまうことになり、この損失を低減するのは難しい。
このように、入力光のパワー損失が増大してしまうと、雑音指数の増大を招き、雑音特性が劣化してしまうことになる。一方、出力光のパワー損失が増大してしまうと、出力パワーの低下を招くことになる。また、フォトディテクタに入力される入力光や出力光のパワーが大きすぎると、フォトディテクタの飽和による波形歪みが生じてしまうなど、波形品質の劣化を招くことになる。さらに、検出誤差（測定誤差）が生じてしまうおそれもある。
【０００８】
また、例えば、半導体光増幅器として機能しうる光導波路の入力側及び出力側にそれぞれカプラを設け、これらのカプラによって入力光及び出力光の一部を分岐し、フォトディテクタまで導いて入力光及び出力光のパワーをそれぞれ検出することが考えられる。
しかしながら、この構成では、カプラによって光を分岐させる際に、入力光や出力光にパワー損失が生じてしまうことになる。
【０００９】
このように、入力光のパワー損失が増大してしまうと、雑音指数の増大を招き、雑音特性が劣化してしまうことになる。一方、出力光のパワー損失が増大してしまうと、出力パワーの低下を招くことになる。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、低コスト化を図りつつ、パワー損失が生じないようにしながら、フォトディテクタを集積化できるようにした、半導体デバイスを提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このため、本発明の半導体デバイスは、半導体基板と、少なくとも一部が半導体光増幅器として機能し、信号光を導波しうる半導体光導波路と、半導体光導波路が設けられている領域以外の領域に設けられるフォトディテクタとを備え、半導体光導波路及びフォトディテクタが、半導体基板上に集積されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
したがって、本発明の半導体デバイスによれば、低コスト化を図りつつ、パワー損失が生じないようにしながら、フォトディテクタを集積化できるという利点がある。
これにより、例えば半導体光増幅器にフォトディテクタを集積する場合に、半導体光増幅器の入力側にフォトディテクタを設けることによる雑音特性の劣化を防止することができる一方、半導体光増幅器の出力側にフォトディテクタを設けることによる出力パワーの低下を防止することができる。
【００１２】
特に、少なくとも一部が半導体光増幅器として機能する半導体光導波路が設けられている領域以外の領域にフォトディテクタが設けられているため、入力光や出力光のパワーが大きすぎる場合であっても、フォトディテクタの飽和による波形歪みが生じてしまうなどの波形品質の劣化を招かないようにすることができる。また、入力光や出力光のパワーが大きすぎる場合であっても、検出誤差（測定誤差）が生じてしまうのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる半導体デバイスについて説明する。
［第１実施形態］
まず、第１実施形態にかかる半導体デバイスについて、図１〜図３を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる半導体デバイスは、図１に示すように、半導体光増幅器（ＳＯＡ）１とフォトディテクタ２，３をモノリシックに集積化した半導体光増幅デバイス（インラインパワーモニタ集積半導体光増幅器）４として構成される。
【００１４】
具体的には、図１に示すように、本半導体光増幅デバイス４は、半導体基板１０上に、入力光を増幅して出力光として出力する半導体光増幅器（ＳＯＡ）１と、入力光のパワーをモニタするために導波路非結合光を検出する入力フォトディテクタ２と、出力光のパワーをモニタするために残留反射光を検出する出力フォトディテクタ３とを集積化した構造になっている。
【００１５】
ここでは、半導体光増幅器１は、図２に示すように、半導体光導波路構造になっており、電流狭窄構造としてｎｐｎｐサイリスタ構造を用いた埋込ヘテロ構造（ＢＨ構造；Buried Heterostructure）を採用している。
つまり、本半導体光増幅器１は、図２に示すように、ｎ型半導体基板（下側クラッド層）１０上に、ｎ型半導体下側光ガイド層１１と、電流注入によって利得を生じるアンドープ半導体活性層（導波路コア層）１２と、ｐ型半導体上側光ガイド層１３と、ｐ型半導体埋込層１４と、ｎ型半導体埋込層１５と、ｐ型半導体上側クラッド層１６と、ｐ型半導体コンタクト層２０を積層させた半導体光導波路として構成される。また、ｎ型半導体下側光ガイド層１１、アンドープ半導体活性層１２、ｐ型半導体上側光ガイド層１３からなるメサ構造体１７が、ｐ型半導体埋込層１４及びｎ型半導体埋込層１５で埋め込まれた構造になっている。なお、ｎ型半導体基板１０上にｎ型半導体バッファ層（下側クラッド層）を形成しても良い。
【００１６】
ここでは、半導体光増幅器１は、図１に示すように、デバイス４の入力側端面４Ａから出力側端面４Ｂまで延びるストライプ状光導波路として構成される。そして、デバイス４の入力側端面４Ａから入力された光が、半導体光増幅器１として機能するストライプ状光導波路を導波し、反対側の出力側端面４Ｂから出力されるようになっている。また、半導体光増幅器１として機能する光導波路は、反射を低減すべく、デバイス４の端面４Ａ，４Ｂに対して斜めに形成されている。また、デバイス４の出力側端面近傍に窓構造を備えるものとして構成しても良い。
【００１７】
なお、本デバイス４には反射低減構造も備えられている。つまり、デバイス４の両端面４Ａ，４Ｂには無反射コーティングが施されている。
さらに、電流を注入するために、ｐ型半導体コンタクト層２０上にはｐ側電極１８が設けられており、ｎ型半導体基板１０の裏面側にはｎ側電極１９が設けられている。
このように構成される半導体光増幅器１では、電極１８，１９間に順バイアス電圧が印加されるようになっている。そして、順バイアス電圧が印加されると、活性層１２に電流が注入され、利得が生じるようになり、活性層１２に入力された光が増幅されて出力されることになる。
【００１８】
なお、ここでは、デバイス４の入力側端面４Ａから出力側端面４Ｂまで延び、信号光を導波しうるストライプ状光導波路の全体を半導体光増幅器１としているが、これに限られるものではない。例えば、デバイス４の入力側端面４Ａから出力側端面４Ｂまで延びるストライプ状光導波路の少なくとも一部が半導体光増幅器として機能するように構成しても良い。また、少なくとも一部が半導体光増幅器として機能する光導波路は、ストライプ状光導波路に限られず、例えばマッハツェンダ型光導波路等であっても良い。
【００１９】
また、本実施形態では、入力フォトディテクタ２及び出力フォトディテクタ３として、導波路構造の半導体フォトディテクタ（導波路型半導体フォトディテクタ）を用いている。具体的には、例えばＰＩＮフォトダイオードを用いれば良い。
ここで、ＰＩＮフォトダイオード２，３の導波路構造は、図３に示すように、上述の半導体光増幅器１の導波路構造と同一であるが、逆バイアスがかけられるように構成されている点で異なる。
【００２０】
つまり、ＰＩＮフォトダイオード２，３は、図３に示すように、ｎ型半導体基板（下側クラッド層）１０上に、ｎ型半導体下側光ガイド層２１と、アンドープ半導体活性層（光吸収層，導波路コア層）２２と、ｐ型半導体上側光ガイド層２３と、ｐ型半導体埋込層２４と、ｎ型半導体埋込層２５と、ｐ型半導体上側クラッド層２６と、ｐ型半導体コンタクト層３２を積層させた半導体光導波路として構成される。つまり、ｎ型半導体下側光ガイド層２１、アンドープ半導体光吸収層２２、ｐ型半導体上側光ガイド層２３からなるメサ構造体２７が、ｐ型半導体埋込層２４及びｎ型半導体埋込層２５で埋め込まれた構造になっている。なお、ｎ型半導体基板１０上にｎ型半導体バッファ層（下側クラッド層）を形成しても良い。
【００２１】
また、電流を注入するために、ｐ型半導体コンタクト層３２上にはｐ側電極２８が設けられており、ｎ型半導体基板１０の裏面側にはｎ側電極２９が設けられている。そして、電極２８，２９間には逆バイアス電圧が印加されるようになっている。
なお、入力フォトディテクタ２及び出力フォトディテクタ３は、これに限られるものではなく、例えばアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）等であっても良い。
【００２２】
特に、本実施形態では、図１に示すように、入力フォトディテクタ２及び出力フォトディテクタ３は、いずれも、半導体光増幅器１を構成する半導体光導波路が設けられている領域以外の領域に設けられている。
ここでは、入力フォトディテクタ２は、図１に示すように、デバイス４の入力側で、半導体光増幅器１を構成する半導体光導波路に結合しないで半導体光導波路の壁面から放出された光（導波路非結合光）を検出しうる位置に設けられている。つまり、入力フォトディテクタ２は、入力側で半導体光増幅器１を構成する半導体光導波路に結合しないで半導体光導波路の壁面から放出され、半導体光導波路以外のデバイス内部に導かれた光が通過する位置に設けられている。特に、入力フォトディテクタ２は、デバイス４の入力側端面４Ａにできるだけ近づけるのが望ましい。
【００２３】
また、出力フォトディテクタ３は、図１に示すように、デバイス４の出力側（デバイスの出力側端面、半導体光導波路の出力側端面、窓構造など）で反射した光（残留反射光）を検出しうる位置に設けられている。つまり、出力フォトディテクタ３は、半導体光増幅器１を構成する半導体光導波路が斜め端面を持つものとして形成されているため、デバイス４の出力側端面４Ｂで反射し、半導体光導波路以外のデバイス内部に導かれた光が通過する位置に設けられている。特に、出力フォトディテクタ３は、デバイス４の出力側端面４Ｂにできるだけ近づけるのが望ましい。
【００２４】
このように、本実施形態では、半導体基板１０上の半導体光増幅器１を構成する半導体光導波路が設けられている領域以外の領域に、入力フォトディテクタ２及び出力フォトディテクタ３をモノリシックに集積化することで、半導体光増幅器１の入力側又は出力側に延びる光導波路上にフォトディテクタを設けることによる挿入損失を避けることができ、低コスト化を図りつつ、パワー損失が生じないようにしながら、入力光パワー及び出力光パワーをモニタできるようになっている。
【００２５】
ところで、本実施形態では、図１に示すように、入力フォトディテクタ２及び出力フォトディテクタ３は、いずれも制御回路３０に接続されており、制御回路３０によって自動利得制御（ＡＧＣ）及び自動パワー制御（ＡＰＣ）が行なわれるようになっている。
つまり、入力フォトディテクタ２によって検出された入力光の強度、及び、出力側フォトディテクタ３によって検出された出力光の強度は、制御回路３０に入力されるようになっている。そして、制御回路３０が、出力フォトディテクタ３によって検出された出力光の強度に基づいて自動パワー制御を行なうようになっている。また、制御回路３０は、出力フォトディテクタ３によって検出された出力光の強度、及び、入力フォトディテクタ２によって検出された入力光の強度に基づいて、自動利得制御を行なうようになっている。ここでは、制御回路３０は、フォトディテクタ２，３によって検出された光の強度に基づいて光のパワーを測定する回路を有する。この光パワー測定回路及びフォトディテクタ２，３はパワーメータとして機能する。
【００２６】
なお、入力フォトディテクタ２及び制御回路３０によって入力パワーがモニタされることになるため、これらは入力パワーモニタとして機能する。また、出力フォトディテクタ３及び制御回路３０によって出力パワーがモニタされることになるため、これらは出力パワーモニタとして機能する。
このため、本半導体光増幅デバイス４には、例えば光ファイバを介して可変光減衰器３１が接続されている。そして、制御回路３０が、可変光減衰器３１を制御することで、自動利得制御及び自動パワー制御を行なうようになっている。
【００２７】
なお、自動利得制御及び自動パワー制御を行なうための構成は、これに限られるものではない。例えば、上述の半導体光増幅デバイスに可変光減衰器（強度変調器）をモノリシックに集積し、この可変光減衰器を制御回路によって制御するようにしても良い。また、デバイスの入力側端面から出力側端面まで延びる半導体光導波路の一の部分が光増幅器として機能し、他の部分が光減衰器として機能するようにして、光減衰器を制御回路によって制御するようにしても良い。つまり、ｐ側電極又はｎ側電極を、複数の電極（離散電極）により構成されるものとし、これらの電極にバイアス電圧印加方向を切り替えるスイッチを設け、スイッチが一側に切り替えられた場合には、電極を介して順バイアス電圧が印加され、光導波路が増幅領域（光増幅器）として機能し、スイッチが他側に切り替えられた場合には、電極を介して逆バイアス電圧が印加され、光導波路が減衰領域（光減衰器）として機能するように構成しても良い。この場合、半導体デバイスは、光増幅器、光減衰器（可変光減衰器；強度変調器）、フォトディテクタをモノリシックに集積化したものとなる。
【００２８】
したがって、本実施形態にかかる半導体デバイスによれば、低コスト化を図りつつ、パワー損失が生じないようにしながら、フォトディテクタを集積化できるという利点がある。
これにより、例えば半導体光増幅器１にフォトディテクタ２，３を集積する場合に、半導体光増幅器１の入力側にフォトディテクタを設けることによる雑音特性の劣化を防止することができる一方、半導体光増幅器１の出力側にフォトディテクタを設けることによる出力パワーの低下を防止することができる。
【００２９】
特に、少なくとも一部が半導体光増幅器１として機能する半導体光導波路が設けられている領域以外の領域にフォトディテクタ２，３が設けられているため、入力光や出力光のパワーが大きすぎる場合であっても、フォトディテクタの飽和による波形歪みが生じてしまうなどの波形品質の劣化を招かないようにすることができる。また、入力光や出力光のパワーが大きすぎる場合であっても、検出誤差（測定誤差）が生じてしまうのを防ぐことができる。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態にかかる半導体デバイスについて、図４を参照しながら説明する。
【００３０】
本実施形態にかかる半導体デバイスは、上述の第１実施形態のものに対し、光吸収領域が設けられている点が異なる。
つまり、本半導体デバイスは、上述の第１実施形態の構成に加え、図４に示すように、半導体光増幅器１を構成する半導体光導波路とフォトディテクタ２，３との間に、半導体光増幅器１を構成する半導体光導波路を導波せずに半導体光導波路の壁面から放出された非導波放出光（漏れ光）を吸収しうる光吸収領域４０が設けられている。これにより、半導体光増幅器を構成する半導体光導波路の壁面から放出された放出光（漏れ光）による検出誤差（測定誤差）を回避することができる。なお、図４では、図１と同じものには同一の符号を付している。
【００３１】
ここでは、光吸収領域４０は、導波路非結合光や残留反射光が通過する領域を除いて、半導体光増幅器１を構成する半導体光導波路に沿って平行に、入力側から出力側へ向けてストライプ状に形成されている。
ここで、光吸収領域４０は、半導体光増幅器１を構成する半導体光導波路と同一の導波路構造になっている。そして、半導体光増幅器１を構成する半導体光導波路には、順バイアス電圧が印加されるのに対し、光吸収領域４０には、逆バイアス電圧が印加されるか、又はバイアス電圧が印加されないようになっている。当然のことながら、光吸収領域４０においてバイアス電圧を印加しない場合には電極は設けなくても良い。
【００３２】
なお、構成の詳細は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは、説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる半導体デバイスによれば、上述の第１実施形態と同様の効果がある。また、光吸収領域４０が設けられているため、半導体光増幅器１を構成する半導体光導波路の壁面から放出された放出光がフォトディテクタ２，３に導かれるのを防止することができるという利点もある。
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態にかかる半導体デバイスについて、図５を参照しながら説明する。
【００３３】
本実施形態にかかる半導体デバイスは、上述の第１実施形態のものに対し、フォトディテクタへ光を導くための光導波路が設けられている点が異なる。
つまり、本半導体デバイスは、上述の第１実施形態の構成に加え、図５に示すように、入力側で半導体光増幅器１を構成する半導体光導波路の壁面から放出された非導波放出光が入力フォトディテクタ２へ導かれるように、半導体光増幅器１を構成する半導体光導波路の入力側部分と入力フォトディテクタ２との間に、入力光検出用光導波路（モニタ用光導波路）４１が形成されている。なお、図５では、図１と同じものには同一の符号を付している。
【００３４】
さらに、本実施形態では、図５に示すように、出力側（デバイスの出力側端面、半導体光導波路の出力側端面、窓構造など）で反射した光が出力フォトディテクタ３へ導かれるように、半導体光増幅器１を構成する半導体光導波路の出力側部分と出力フォトディテクタ３との間に、出力光検出用光導波路（モニタ用光導波路）４２が形成されている。
ここでは、入力光検出用光導波路４１及び出力光検出用光導波路４２は、半導体光増幅器１を構成する半導体光導波路と同一の導波路構造になっている。なお、ここでは、バイアス電圧を印加しないため、電極は設けていない。
【００３５】
なお、構成の詳細は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは、説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる半導体デバイスによれば、上述の第１実施形態と同様の効果がある。また、入力光検出用光導波路４１及び出力光検出用光導波路４２が設けられているため、入力フォトディテクタ２及び出力フォトディテクタ３へ光を効率的に導くことができ、入力フォトディテクタ２及び出力フォトディテクタ３の大きさを小さくすることができるという利点がある。
【００３６】
なお、本実施形態では、入力光検出用光導波路４１及び出力光検出用光導波路４２を、半導体光増幅器と同じ導波路構造にし、電極を設けない構成にしているが、これに限られるものではない。例えば、入力光検出用光導波路４１及び出力光検出用光導波路４２は、光導波路として機能すれば良いため、利得や吸収を生じない材料によって形成しても良い。
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態にかかる半導体デバイスについて、図６を参照しながら説明する。
【００３７】
本実施形態にかかる半導体デバイスは、上述の第１実施形態のものに対し、フォトディテクタへ導かれる光を増幅するための増幅領域が設けられている点が異なる。
つまり、本半導体デバイスは、上述の第１実施形態の構成に加え、図６に示すように、入力側で半導体光増幅器１を構成する半導体光導波路の壁面から放出され、入力フォトディテクタ２へ導かれる非導波放出光を増幅しうるように、半導体光増幅器１を構成する半導体光導波路の入力側部分と入力フォトディテクタ２との間に、入力光検出用増幅領域４３が形成されている。なお、図６では、図１と同じものには同一の符号を付している。
【００３８】
さらに、本実施形態では、図６に示すように、出力側（デバイスの出力側端面、半導体光導波路の出力側端面、窓構造など）で反射され、出力フォトディテクタ３へ導かれる反射光を増幅しうるように、半導体光増幅器１を構成する半導体光導波路の出力側部分と出力フォトディテクタ３との間に、出力光検出用増幅領域４４が形成されている。
ここでは、入力光検出用増幅領域４３及び出力光検出用増幅領域４４は、いずれも光導波路（モニタ用光導波路）として構成され、半導体光増幅器１を構成する半導体光導波路と同一の導波路構造になっている。そして、入力光検出用増幅領域４３及び出力光検出用増幅領域４４には、半導体光増幅器１と同様に、順バイアス電圧が印加されるようになっている。
【００３９】
なお、構成の詳細は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは、説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる半導体デバイスによれば、上述の第１実施形態と同様の効果がある。また、増幅領域４３，４４が設けられており、フォトディテクタ２，３へ導かれる光が増幅されるため、フォトディテクタ２，３の大きさを小さくすることができるという利点がある。
［第５実施形態］
次に、本発明の第２実施形態にかかる半導体デバイスについて、図７を参照しながら説明する。
【００４０】
本実施形態にかかる半導体デバイスは、上述の第１実施形態のものに対し、フォトディテクタを設ける位置が異なっている。
つまり、本半導体デバイスでは、図７に示すように、入力フォトディテクタ２及び出力フォトディテクタ３が、半導体光増幅器１を構成する半導体光導波路を導波せずに半導体光導波路の壁面から放出された非導波放出光（漏れ光）を検出しうる位置に設けられている。なお、図５では、図１と同じものには同一の符号を付している。
【００４１】
つまり、本半導体デバイスでは、図７に示すように、入力フォトディテクタ２が、半導体光増幅器１を構成する半導体光導波路の入力側部分の側方に、半導体光導波路に沿うように平行に形成されている。なお、図７では、図１と同じものには同一の符号を付している。
さらに、本実施形態では、図７に示すように、出力フォトディテクタ３が、半導体光増幅器１を構成する半導体光導波路の出力側部分の側方に、半導体光導波路に沿うように平行に形成されている。
【００４２】
なお、構成の詳細は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは、説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる半導体デバイスによれば、上述の第１実施形態と同様の効果がある。
なお、本実施形態の構成と、上述の各実施形態の構成とを組み合わせても良い。
［その他］
なお、上述の各実施形態では、入力フォトディテクタ２及び出力フォトディテクタ３を設けているが、これに限られるものではなく、いずれか一方のみを設けるようにしても良い。例えば、自動パワー制御だけを行なえば良いのであれば、出力フォトディテクタ３のみを設ければ良い。この場合、上述の第３実施形態の構成では、出力光検出用光導波路４２のみを設ければ良いことになる。
【００４３】
また、上述の各実施形態では、ｎ型半導体基板１０上に半導体光増幅器１とフォトディテクタ２，３とを集積化しているが、ｐ型半導体基板上に集積化するようにしても良い。
さらに、上述の各実施形態では、埋込型の半導体デバイスとしているが、これに限られるものではない。
例えば、リッジ型の半導体デバイスとして構成しても良い。
【００４４】
この場合、図８に示すように、半導体光増幅器１は、ｎ型半導体基板（下側クラッド層）５０上に、電流注入によって利得を生じるアンドープ半導体活性層（導波路コア層）５１と、ｐ型半導体上側第１クラッド層５２Ａと、ｐ型半導体上側第２クラッド層５２Ｂと、ｐ型半導体コンタクト層５３とを積層させた半導体光導波路として構成すれば良い。なお、ｎ型半導体基板５０上にｎ型半導体バッファ層（下側クラッド層）を形成しても良い。そして、電流を注入するために、ｐ型半導体コンタクト層５３上にｐ側電極５４を設けるとともに、ｎ型半導体基板５０の裏面側にｎ側電極５５を設け、電極間に順バイアス電圧が印加されるように構成すれば良い。
【００４５】
一方、図９に示すように、入力フォトダイオード２及び出力フォトダイオード３は、ｎ型半導体基板（下側クラッド層）５０上に、アンドープ半導体光吸収層（導波路コア層）６１と、ｐ型半導体第１上側クラッド層６２Ａと、ｐ型半導体第２上側クラッド層６２Ｂと、ｐ型半導体コンタクト層６３とを積層させた半導体光導波路として構成すれば良い。なお、ｎ型半導体基板５０上にｎ型半導体バッファ層（下側クラッド層）を形成しても良い。そして、電流を注入するために、ｐ型半導体コンタクト層６３上にｐ側電極６４を設けるとともに、ｎ型半導体基板５０の裏面側にｎ側電極６５を設け、電極間に逆バイアス電圧が印加されるように構成すれば良い。
【００４６】
また、例えば、ハイメサ型の半導体デバイスとして構成しても良い。
この場合、図１０に示すように、半導体光増幅器１は、ｎ型半導体基板７０上に、ｎ型半導体下側クラッド層７１と、電流注入によって利得を生じるアンドープ半導体活性層（導波路コア層）７２と、ｐ型半導体上側クラッド層７３と、ｐ型半導体コンタクト層７７とを積層させた半導体光導波路として構成すれば良い。つまり、ｎ型半導体下側クラッド層７１、アンドープ半導体活性層７２、ｐ型半導体上側クラッド層７３、ｐ型半導体コンタクト層７７からなる所定高さ以上の高さを有するメサ構造体７６を備えるものとして構成すれば良い。なお、ｎ型半導体基板７０上にｎ型半導体バッファ層（下側クラッド層）を形成しても良い。そして、電流を注入するために、ｐ型半導体コンタクト層７７上にｐ側電極７４を設けるとともに、ｎ型半導体基板７０の裏面側にｎ側電極７５を設け、電極間に順バイアス電圧が印加されるように構成すれば良い。
【００４７】
一方、図１１に示すように、入力フォトダイオード２及び出力フォトダイオード３は、ｎ型半導体基板７０上に、ｎ型半導体下側クラッド層８１と、アンドープ半導体光吸収層（導波路コア層）８２と、ｐ型半導体上側クラッド層８３と、ｐ型半導体コンタクト層８７とを積層させた半導体光導波路として構成すれば良い。つまり、ｎ型半導体下側クラッド層８１、アンドープ半導体活性層８２、ｐ型半導体上側クラッド層８３、ｐ型半導体コンタクト層８７からなる所定高さ以上の高さを有するメサ構造体８６を備えるものとして構成すれば良い。なお、ｎ型半導体基板７０上にｎ型半導体バッファ層（下側クラッド層）を形成しても良い。そして、電流を注入するために、ｐ型半導体コンタクト層８７上にｐ側電極８４を設けるとともに、ｎ型半導体基板７０の裏面側にｎ側電極８５を設け、電極間に逆バイアス電圧が印加されるように構成すれば良い。
【００４８】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することができる。例えば、上述の各実施形態及び変形例では、半導体光導波路とフォトディテクタとを、半導体基板上で互いに水平方向（基板に対して平行な方向）に並べて集積させているが、半導体基板上で互いに垂直方向（基板に対して垂直な方向；積層方向）に並べて集積させるようにしても良い。
【００４９】
（付記１）
半導体基板と、
少なくとも一部が半導体光増幅器として機能し、信号光を導波しうる半導体光導波路と、
前記半導体光導波路が設けられている領域以外の領域に設けられるフォトディテクタとを備え、
前記半導体光導波路及び前記フォトディテクタが、前記半導体基板上に集積されていることを特徴とする、半導体デバイス。
【００５０】
（付記２）
前記フォトディテクタとして、出力側で反射した光を検出しうる位置に設けられる出力フォトディテクタを備えることを特徴とする、付記１記載の半導体デバイス。
（付記３）
前記出力フォトディテクタが、前記デバイスの出力側端面で反射した光を検出しうる位置に設けられていることを特徴とする、付記２記載の半導体デバイス。
【００５１】
（付記４）
出力側で反射した光を前記出力フォトディテクタへ導くための出力光検出用光導波路を備えることを特徴とする、付記２又は３記載の半導体デバイス。
（付記５）
前記フォトディテクタとして、入力側で前記半導体光導波路に結合しないで前記半導体光導波路の壁面から放出された光を検出しうる位置に設けられる入力フォトディテクタを備えることを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載の半導体デバイス。
【００５２】
（付記６）
入力側で前記半導体光導波路の壁面から放出された非導波放出光を前記入力フォトディテクタへ導くための入力光検出用光導波路を備えることを特徴とする、付記５記載の半導体デバイス。
（付記７）
前記フォトディテクタとして、前記半導体光導波路を導波せずに前記半導体光導波路の壁面から放出された非導波放出光を検出しうるように、前記半導体光導波路の入力側部分に沿って設けられる入力フォトディテクタを備えることを特徴とする、付記１記載の半導体デバイス。
【００５３】
（付記８）
前記フォトディテクタとして、前記半導体光導波路を導波せずに前記半導体光導波路の壁面から放出された非導波放出光を検出しうるように、前記半導体光導波路の出力側部分に沿って設けられる出力フォトディテクタを備えることを特徴とする、付記１記載の半導体デバイス。
【００５４】
（付記９）
前記フォトディテクタが、前記半導体光導波路と同一の導波路構造を有し、
前記半導体光導波路の半導体光増幅器部分には、順バイアス電圧が印加される一方、前記フォトディテクタには、逆バイアス電圧が印加されるように構成されることを特徴とする、付記１〜８のいずれか１項に記載の半導体デバイス。
【００５５】
（付記１０）
前記半導体光導波路を導波せずに前記半導体光導波路の壁面から放出された非導波放出光を吸収しうる光吸収領域を備えることを特徴とする、付記１〜９のいずれか１項に記載の半導体デバイス。
（付記１１）
前記光吸収領域が、前記半導体光導波路と同一の導波路構造を有し、
前記半導体光導波路の半導体光増幅器部分には、順バイアス電圧が印加される一方、前記光吸収領域には、逆バイアス電圧が印加されるか、又はバイアス電圧が印加されないように構成されることを特徴とする、付記１０記載の半導体デバイス。
【００５６】
（付記１２）
前記フォトディテクタへ導かれる光を増幅する増幅領域を備えることを特徴とする、付記１〜１１のいずれか１項に記載の半導体デバイス。
（付記１３）
前記増幅領域が、前記半導体光導波路と同一の導波路構造になっていることを特徴とする、付記１２記載の半導体デバイス。
【００５７】
（付記１４）
前記半導体光導波路が、前記デバイスの端面に対して斜めに形成されていることを特徴とする、付記１〜１３のいずれか１項に記載の半導体デバイス。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる半導体デバイスの構成を示す模式的平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる半導体デバイスに備えられる半導体光増幅器の構成を示す模式的断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる半導体デバイスに備えられるフォトディテクタの構成を示す模式的断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態にかかる半導体デバイスの構成を示す模式的平面図である。
【図５】本発明の第３実施形態にかかる半導体デバイスの構成を示す模式的平面図である。
【図６】本発明の第４実施形態にかかる半導体デバイスの構成を示す模式的平面図である。
【図７】本発明の第５実施形態にかかる半導体デバイスの構成を示す模式的平面図である。
【図８】本発明の実施形態にかかる半導体デバイスに備えられる半導体光増幅器の他の構成を示す模式的断面図である。
【図９】本発明の実施形態にかかる半導体デバイスに備えられるフォトディテクタの他の構成を示す模式的断面図である。
【図１０】本発明の実施形態にかかる半導体デバイスに備えられる半導体光増幅器の他の構成を示す模式的断面図である。
【図１１】本発明の実施形態にかかる半導体デバイスに備えられるフォトディテクタの他の構成を示す模式的断面図である。
【図１２】半導体光増幅器にフォトダイオードを集積化する場合の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  半導体光増幅器
２  入力フォトディテクタ
３  出力フォトディテクタ
４  半導体デバイス（半導体光増幅デバイス）
４Ａ  入力側端面
４Ｂ  出力側端面
１０  ｎ型半導体基板
１１，２１  ｎ型半導体下側光ガイド層
１２，２２  アンドープ半導体活性層
１３，２３  ｐ型半導体上側光ガイド層
１４，２４  ｐ型半導体埋込層
１５，２５  ｎ型半導体埋込層
１６，２６  ｐ型半導体上側クラッド層
１７，２７  メサ構造体
１８，２８  ｐ側電極
１９，２９  ｎ側電極
２０，３２  ｐ型半導体コンタクト層
３０  制御回路
３１  可変光減衰器
４０  光吸収領域
４１  入力光検出用光導波路
４２  出力光検出用光導波路
４３  入力光検出用増幅領域
４４  出力光検出用増幅領域
５０  ｎ型半導体基板
５１，６１  アンドープ半導体活性層
５２Ａ，６２Ａ  ｐ型半導体第１上側クラッド層
５２Ｂ，６２Ｂ  ｐ型半導体第２上側クラッド層
５３，６３  ｐ型半導体コンタクト層
５４，６４  ｐ側電極
５５，６５  ｎ側電極
７０  ｎ型半導体基板
７１，８１  ｎ型半導体下側クラッド層
７２，８２  アンドープ半導体活性層
７３，８３  ｐ型半導体上側クラッド層
７４，８４  ｐ側電極
７５，８５  ｎ側電極
７６，８６  メサ構造体
７７，８７  ｐ型半導体コンタクト層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006286810.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006286810.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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